當前正值全國防洪度汛關(guān)鍵期，各大水利工程的啟閉機如同防汛前線的“閘門衛(wèi)士”，其穩(wěn)定運行直接關(guān)系到洪水調(diào)度的精準度與時效性。在電建水電開發(fā)公司甲米河水電站，一臺由實體建模與3D打印技術(shù)打造的鋼絲繩繩渣清理裝置，讓啟閉機在汛期高頻運轉(zhuǎn)中始終保持最佳狀態(tài)，為防洪度汛筑牢安全防線。
傳統(tǒng)水電站啟閉機鋼絲繩的清理依賴人工，不僅效率低下、勞動強度大，還難以徹底清除縫隙中的殘渣，長期積累易加速鋼絲繩磨損，威脅設(shè)備安全運行。公司依托成立的“綠能青峰”創(chuàng)新工作室，組織研發(fā)團隊進行攻關(guān)。一次偶然的機會，研發(fā)團隊從玩具“飛天仙子”旋轉(zhuǎn)飛行的原理中獲得啟發(fā)：能否利用物體自身運動驅(qū)動清理結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高效自動清渣?
這一想法很快落地為研發(fā)行動。團隊以2024年下半年甲米河水電站啟閉機鋼絲繩工作狀況為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，收集了鋼絲繩規(guī)格及繩渣情況等數(shù)據(jù)，將實體建模與3D打印技術(shù)作為核心支撐，開啟了創(chuàng)新研發(fā)之路。
實體建模技術(shù)成為裝置精準設(shè)計的關(guān)鍵。研發(fā)人員借助SOLIDWORKS軟件，通過參數(shù)化建模將清理齒的角度、鋼絲繩螺旋節(jié)距和繩槽深度實現(xiàn)精準匹配。這種基于基礎(chǔ)幾何元素組合變形的建模方式，完整呈現(xiàn)了裝置的體、面、邊、頂點等信息，為后續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了精準的數(shù)字基礎(chǔ)。
3D打印技術(shù)則讓設(shè)計快速落地。與傳統(tǒng)制造的“減法加工”不同，這項“加法制造”技術(shù)以PLA材料為原料，僅用27分37秒就打印出重量11.15克的核心部件，單克成本僅0.3元，不僅大幅降低了研發(fā)成本，更實現(xiàn)了復(fù)雜齒廓結(jié)構(gòu)的快速迭代。團隊通過力學(xué)分析和運動仿真反復(fù)優(yōu)化，最終確定了套筒式加分瓣的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)：分瓣設(shè)計便于卡扣式安裝，螺栓與鋼箍固定確保連接穩(wěn)固，預(yù)設(shè)的彈性壓力既能高效清渣，又能避免損傷繩體。
實際應(yīng)用中，該裝置通過支架固定在啟閉機卷筒下方，借助鋼絲繩自身移動驅(qū)動裝置滑移刮削，能有效清除鋼絲繩表面90%以上的繩渣油泥。在安全層面，裝置有效減少了殘渣對鋼絲繩的磨損，顯著延長了鋼絲繩使用壽命，在汛期設(shè)備高負荷運轉(zhuǎn)時更顯關(guān)鍵，為啟閉設(shè)備穩(wěn)定運行筑牢了安全防線。經(jīng)濟層面，機械清理替代傳統(tǒng)人工，汛期無需再安排人員冒雨頻繁清理，將重復(fù)勞累的工作轉(zhuǎn)化為高效自動化操作，在人員精簡的當下，大幅降低了人力成本，提高了工作效率。
更值得關(guān)注的是其廣泛適用性。通過調(diào)整建模參數(shù)，裝置可適配不同規(guī)格的螺旋纏繞鋼絲繩，為各類起重、啟閉設(shè)備提供了通用解決方案。(來源：電建水電開發(fā)公司作者：敬雍驥 李娟)
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